![Ingekleurde afbeelding van Cassiopeia A gebaseerd op gegevens van de ruimtetelescopen Hubble, Spitzer en Chandra. (c) NASA/JPL-Caltech [via Wikimedia]](/upload/images/2022/03/Cassiopeia_A-credit-NASA-JPL-Caltech.jpg)
Cassiopeia A is het overblijfsel van een ontplofte ster in het sterrenbeeld Cassiopeia op ongeveer 11.000 lichtjaar van ons vandaan. Rond 1670 zou het licht van de explosie de aarde voor het eerst bereikt moeten hebben. Er bevond zich echter te veel gas en stof rond de ster om de ontploffing te zien met het blote oog of met de toen nog primitieve telescopen. De ontploffingsnevel van Cassiopeia A dijt gemiddeld met een snelheid van 4000 tot 6000 kilometer per seconde uit en heeft een temperatuur van ongeveer 30 miljoen graden Celsius. De uitdijing vindt zeer waarschijnlijk plaats in gas dat door de ster is uitgeblazen lang voordat de ontploffing plaatsvond. Cassiopeia A is nu zo'n 16 lichtjaar groot.
19 jaar gegevens
De onderzoekers, onder leiding van Jacco Vink (Universiteit van Amsterdam) bestudeerden 19 jaar aan gegevens van de Chandra ruimtetelescoop. Dat is een Amerikaanse röntgensatelliet met Nederlandse spectrometers die in een hoge elliptische baan om de aarde draait.
De onderzoekers zagen dat aan de westkant van Cassiopeia A de binnenste regionen van de ontploffingsnevel niet uitdijen, maar juist naar binnen bewegen. De onderzoekers deden ook metingen aan de versnelling of afremming van de buitenste schokgolf. Die buitenste schokgolf bleek juist in het westen te versnellen in plaats van, zoals verwacht, af te remmen.
Tekst gaat verder na de afbeelding.
Een afbeelding van Cassiopeia A waarop alleen twee schillen met ontploffingsnevels zichtbaar zijn. De blauwe pijlen aan de rechterkant (sterrenkundigen noemen dit de westkant) laten zien dat de binnenste schil daar niet naar buiten, maar naar binnen beweegt. De rode pijlen laten zien dat de overige ontploffingsresten wel naar buiten uitdijen. (c) J.Vink/astronomie.nl
Gebotst
"De terugwaartse beweging in het westen kan twee dingen betekenen," zegt Jacco Vink. "Of er zit ergens een gat, een soort vacuüm, in het supernovamateriaal, waardoor de hete schil ineens lokaal naar binnen beweegt. Of de nevel is met iets gebotst." Uit de modellen van Vink en zijn collega's blijkt een botsing het meest waarschijnlijk. De computermodellen voorspellen namelijk dat na een botsing de schok eerst in snelheid afneemt maar daarna juist versnelt. "Precies zoals wij hebben gemeten," aldus Vink.
Italiaanse groep
Het botsingsscenario is recent ook door een Italiaanse groep onderzocht met wie Vink samenwerkt. Zij vermoeden dat de schokgolf is gebotst met een schil van gasdeeltjes. Die schil zou zijn ontstaan doordat de nog niet ontplofte ster op het eind van zijn leven een onregelmatige wind van gasdeeltjes wegblies.
De samenwerking tussen Vink en de Italianen komt niet uit de lucht vallen. De Italiaanse groep ging aan de slag met voorlopige resultaten die Vink in 2019 liet zien op een conferentie. "Toen wij recent een versnelling vonden en zij dat juist in hun modellen voorspelden, vielen de puzzelstukjes op hun plek”, zegt Vink.
Cassiopeia A staat de laatste tijd veel in de belangstelling. NASA's nieuwe röntgensatelliet IXPE op heeft bijvoorbeeld op Valentijnsdag zijn eerste beeld van de ontplofte ster gepubliceerd. En de James Webb-ruimtetelescoop zal zijn infraroodblik dit jaar op de supernovaresten richten.
Wetenschappelijk artikel
The forward and reverse shock dynamics of Cassiopeia A. Door: Jacco Vink (1), Daniel J. Patnaude, (2) & Daniel Castro (2). Geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal. [preprint | filmpje met Engelse uitleg (mp4)]
1. Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde & Gravitation AstroParticle Physics Amsterdam, Universiteit van Amsterdam
2. Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, Verenigde Staten